PCBA單板應(yīng)力測(cè)試指南

定義：指導(dǎo)PCBA單板工藝應(yīng)變測(cè)試，以及在單板加工過(guò)程中的應(yīng)變管控重點(diǎn)。

目的：單板加工過(guò)程中存在著各種導(dǎo)致單板變形的過(guò)程，單板上的應(yīng)力敏感器件如BGA（圖1）、陶瓷應(yīng)力敏感器件（圖2）等會(huì)在此變形過(guò)程中在焊點(diǎn)或者器件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。為此根據(jù)相關(guān)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)整理成文，指導(dǎo)工藝人員正確測(cè)試和分析單板應(yīng)力。

圖1?BGA焊點(diǎn)開(kāi)裂

圖2元件本體開(kāi)裂

適用范圍：單板加工過(guò)程，包含前加工和板級(jí)裝配等。

操作指引

應(yīng)變測(cè)試對(duì)象

1、BGA類器件

要求選取27*27mm以上的BGA， 包含F(xiàn)CBGA、CBGA。如果板上沒(méi)有大于27*27mm的BGA，優(yōu)選板上尺寸最大的BGA或應(yīng)力集中的BGA進(jìn)行測(cè)試。

2、陶瓷類器件

根據(jù)板上應(yīng)力分布和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別，選取以下器件進(jìn)行評(píng)估：0402及以上封裝的陶瓷電容。陶瓷晶振、電感、磁珠等應(yīng)力敏感器件。

應(yīng)變片類型及粘貼

1. 三軸應(yīng)變片

三軸應(yīng)變片用于評(píng)估單板變形對(duì)BGA焊點(diǎn)的影響。要求使用的三軸應(yīng)變片，應(yīng)變的阻值為120±0.5歐姆。

2.單軸應(yīng)變片

單軸向應(yīng)變片用于評(píng)價(jià)單板某一方向的變形對(duì)陶瓷電容等應(yīng)力敏感器件的影響，如X軸或Y軸方向，應(yīng)變的阻值為120±0.5歐姆。

應(yīng)變片粘貼方法（圖5）

圖5

三軸應(yīng)變片粘貼位置

選擇BGA的四個(gè)角，并且距離BGA角5mm的位置，應(yīng)變片粘貼的位置偏差為：±0.25mm。e1、e3方向與BGA邊緣平行，e2為BGA對(duì)角線方向（圖6）。

圖6

圖7

如果距離BGA角5mm內(nèi)有裝配孔、板邊等，無(wú)法粘貼應(yīng)變片。需將BGA的邊角切割，切割大小剛好能放下應(yīng)變片（圖7）；

單軸應(yīng)變片粘貼位置

貼于器件焊盤(pán)處，方向與器件平行。如果器件封裝焊盤(pán)尺寸較小，粘接應(yīng)變片時(shí)應(yīng)變片應(yīng)覆蓋

焊盤(pán)位置；如果封裝焊盤(pán)尺寸較大，應(yīng)變片不能完全覆蓋焊盤(pán)時(shí)，至少要保證應(yīng)變片覆蓋應(yīng)力較大一側(cè)的焊盤(pán)（圖8）。

圖8

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圖9

陶瓷晶振、POL模塊等，不用取器件，在應(yīng)力較大焊盤(pán)側(cè)粘貼應(yīng)變片，應(yīng)變片距離焊盤(pán)不超過(guò) 3±1mm（圖9）。

合格判據(jù)

根據(jù)應(yīng)力敏感器件的封裝尺寸，選取相應(yīng)的門(mén)檻閾值進(jìn)行應(yīng)變測(cè)試結(jié)果的合格判據(jù)（表1）；BGA生產(chǎn)工序測(cè)試結(jié)果參照IPC9704的標(biāo)準(zhǔn)作為判斷依據(jù)，要求控制在80%的安全線以內(nèi)（圖11）。

針對(duì)單板自動(dòng)化壓接、裝配、搬運(yùn)設(shè)備，如分板自動(dòng)吸板、自動(dòng)打螺釘、自動(dòng)裝push pin、自動(dòng)裝內(nèi)存條等等設(shè)備，陶瓷器件閾值統(tǒng)一按450微應(yīng)變控制，BGA生產(chǎn)工序測(cè)試結(jié)果參照IPC9704的標(biāo)準(zhǔn)作為判斷依據(jù)，要求控制在80%的安全線以內(nèi)（圖11）。

表1

圖11

單板設(shè)計(jì)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別

在單板應(yīng)變測(cè)試前，需識(shí)別單板設(shè)計(jì)上的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，選擇出合適的測(cè)試位置。以下列舉了部分常見(jiàn)的應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，但并不局限與此。

單板生產(chǎn)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)工序

注：ICT為應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)工序，根據(jù)工裝判斷風(fēng)險(xiǎn)位置

單板生產(chǎn)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)管控工序

單板轉(zhuǎn)量產(chǎn)時(shí)，工藝工程師應(yīng)識(shí)別以下應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并根據(jù)研發(fā)意見(jiàn)決定是否實(shí)測(cè)。

自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)管控

1、單板自動(dòng)化壓接、裝配、搬運(yùn)等等設(shè)備（以前簡(jiǎn)稱設(shè)備）投入使用前，應(yīng)做應(yīng)力測(cè)試分析。

2、設(shè)備上與單板有關(guān)的工裝，如壓接底模、支撐工裝變更，應(yīng)做應(yīng)力測(cè)試分析。

3、與單板有關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)變更，如力矩增大、壓力增大、行程增大等，應(yīng)做應(yīng)力測(cè)試分析。

4、若該設(shè)備要生產(chǎn)多個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)PCB 0301不同時(shí)，應(yīng)做應(yīng)力測(cè)試分析。

5、設(shè)備主管部門(mén)應(yīng)對(duì)設(shè)備導(dǎo)入、工裝、參數(shù)變更風(fēng)險(xiǎn)管控，并聯(lián)合工藝部門(mén)應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提供測(cè)試單板給工藝部門(mén)完成應(yīng)力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

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審核編輯：劉清